[发明专利]一种以空心球形粉末为润滑相的新型Ni3Al基自润滑材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以空心球形粉末为润滑相的新型Ni₃Al基自润滑材料及其制备方法。

背景技术

随着现代工业技术尤其是航空、航天技术的迅速发展，一些极端工况条件如高温、高载、强辐射等环境下的运动部件对于润滑材料的耐高温、耐磨损等性能提出了越来越高的要求，迫切需要发展固体润滑技术，研发新型的自润滑减摩耐磨材料，以有效地解决传统润滑材料在苛刻工况下的润滑失效问题。Ni₃Al金属间化合物因具有熔点高、抗蠕变强度大、耐腐蚀以及稳定性高、高温抗氧化性能强等特点，已被广泛应用于航空、冶金、机械、环保工业等领域，并有进一步发展的潜力和扩大应用的需求([1]董虹星，贺跃辉.Ni₃Al金属间化合物的研究进展[J].粉末冶金材料科学与工程，2009(14)：83-88.)。但Ni₃Al金属间化合物的室温塑性低、断裂韧性差，这些特点限制了其在工业上的应用。因而，如何进一步提高 Ni₃Al金属间化合物在苛刻条件下的摩擦学性能来满足工业使用的要求变得非常重要。

近年来，许多研究人员对Ni₃Al金属间化合物的摩擦学性能进行了一系列的研究 ([2]Qingshuai Zhu,Xiaoliang Shi,WenzhengZhai,Kang Yang,Ahmed Mohamed Mahmoud Ibrahim,Zengshi Xu,Long Chen,Yecheng Xiao,Ao Zhang,Qiaoxin Zhang.Influence of subsurface micro/nano-structural evolution on macroscopic tribological behavior of Ni₃Al matrix composites[J].Tribology letters,2015,57(3):1-13；[3]WenzhengZhai,Xiaoliang Shi,Zengshi Xu,Ao Zhang.Investigation of the friction layer of Ni₃Al matrix composites[J].Wear,2015,328-329:39- 49；[4]徐建林，闫成旗，朱圣宇，杨军，毕秦岭.Ni₃Al基自润滑复合材料摩擦学性能的研究 [J].摩擦学学报，2012(12):584-591.)。为进一步提高Ni₃Al金属间化合物的摩擦学性能，国内外学者不断开展新的研究工作。而针对我国节能减排、降低污染的趋势，不仅对先进工程材料的减摩耐磨性能，而且对材料的制备加工技术也提出了更高的要求。为此，研究人员积极寻求摩擦学性能优良、易于生产制备的润滑相，以满足固体自润滑材料日益发展的需求，这类润滑相不仅具备良好的减摩耐磨性能，而且制作工艺简便，易于批量生产，降低能源消耗。因此，有必要进一步研究新型自润滑复合材料的制备技术，以提高Ni₃Al金属间化合物的摩擦学性能，同时适用于规模化批量生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种以空心球形粉末为润滑相的新型Ni₃Al基自润滑材料及其制备方法，将空心球形粉末原位复合在Ni₃Al基体中，所得的自润滑材料具有优良的摩擦学性能，且制备方法简单新颖，工艺易控制。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种以空心球形粉末为润滑相的新型Ni₃Al基自润滑材料，它由Ni粉、Al粉和空心球形粉末制备而成，其中Ni：Al的摩尔比＝3：1，空心球形粉末的质量为Ni粉、Al粉总质量的(1.0-2.0)wt.％。

上述方案中，所述空心球形粉末由润滑相MoS₂和玻璃相组成的。具体制备方法为：选取MoS₂粉末加入到含辅助试剂的硅酸钠水溶液中形成混合液，将所得混合液经干燥、熔融后，所得熔融的液滴状反应物喷射到水中进行冷凝，收集水面上层漂浮的颗粒物，烘干后，即为所需要的空心球形粉末。其中，含辅助试剂的硅酸钠水溶液中硅酸钠的浓度为15- 20wt.％，辅助试剂添加量为硅酸钠添加量的5-10％，辅助试剂为硼酸、尿素、五硼酸铵按质量比1：(1-1.5)：(0.5-1)的混合物；熔融采用氧-乙炔喷焊炬装置；烘干温度不超过 80℃。